Le polyimide présente une résistance à la chaleur extrêmement forte, une résistance aux températures ultra-basses et une bonne stabilité dimensionnelle.
Qu'est-ce que le polyimide ?
Le polyimide (PI) est un type de matériau polymère à haute résistance à la chaleur développé dans les années 1950. Il fait généralement référence à un type de polymère contenant un cycle imide (—CO—NH—CO—) sur la chaîne principale. choses.
Caractéristiques de performance
Étant donné que la structure du polyimide contient des cycles hétérocycliques aromatiques très stables, elle possède de nombreuses propriétés excellentes :
1. Résistance à la chaleur :
Le polyimide présente une résistance thermique extrêmement élevée. L'analyse thermogravimétrique TGA montre que sa température de décomposition peut atteindre 500 à 600 °C. C'est l'un des polymères les plus stables à ce stade.
2. Résistance aux basses températures
Le polyimide résiste aux températures extrêmement basses. Même dans l'azote liquide à très basse température, il ne se fragilise pas et conserve une certaine résistance mécanique.
3. Bonnes propriétés mécaniques :
La résistance à la traction du film de polyimide homophénylène (Kapton) est de 170 MPa et le module de traction est de 3,0 GPa, tandis que la résistance à la traction du polyimide biphényle (Upilex) atteint 400 MPa et le module de traction est de 3 ~ 4 GPa, et peut être supérieur à 200 GPa après amélioration.
4. Bonne stabilité dimensionnelle :
Le polyimide présente un coefficient de dilatation thermique extrêmement faible. Il est généralement compris entre 2 × 105 et 3 × 10-5/℃. Le polyimide biphényle est de 1 × 10-6/℃. Le coefficient de dilatation thermique de chaque produit peut atteindre 1 × 10-7/℃, ce qui est proche de celui du métal. C'est précisément grâce à ce faible coefficient de dilatation thermique que le polyimide biphényle est largement utilisé dans la fabrication de circuits imprimés flexibles.
5. Bonnes propriétés diélectriques et isolantes :
La constante diélectrique des matériaux polyimides est généralement comprise entre 3,0 et 3,6. L'introduction d'atomes de fluor ou la dispersion d'air nanométrique peut réduire cette constante entre 2,5 et 2,7, voire moins. La perte diélectrique est d'environ 1 × 10-3, la rigidité diélectrique est de 100 à 300 kV/mm et la résistance volumique est de 1 × 1017 Ω.cm. Ce polyimide à faible constante diélectrique garantit son application comme matériaux d'encapsulation et isolants dans l'industrie microélectronique.
6. Bonne résistance aux radiations :
Les matériaux polyimides sont stables à haute température, sous vide élevé et sous irradiation, et présentent une faible teneur en matières volatiles.
7. Bonne stabilité chimique :
En général, le polyimide est insoluble dans les solvants organiques courants, et les polyimides solubles courants ne sont solubles que dans certains solvants organiques polaires spécifiques. Cependant, comme d'autres polymères aromatiques, le polyimide ne résiste ni à l'acide sulfurique concentré, ni à l'acide nitrique concentré, ni aux halogènes. Le polyimide présente une forte résistance à l'hydrolyse en présence d'acides dilués et une grande stabilité aux oxydants et aux réducteurs, notamment à haute température. Cependant, les variétés classiques ne résistent pas à l'hydrolyse, notamment alcaline.
8. Bonne résistance au feu :
Le polyimide est un polymère auto-extinguible à très faible dégagement de fumée. Après combustion à haute température, le taux de résidus de carbone est souvent supérieur à 50 %. C'est un bon retardateur de chaleur et de flamme.
9. Non toxique et biocompatible :
Les polyimides sont non toxiques et certains sont également très biocompatibles. Ils peuvent être utilisés dans la fabrication de vaisselle et de matériel médical et peuvent résister à des milliers de stérilisations.
10. Le polyimide a également ses défauts :
Le polyimide traditionnel est infusible et difficile à mettre en œuvre. Le film est dur, cassant et présente une faible résistance. Utilisé en microélectronique, son coefficient de dilatation thermique est faible. Dans le secteur des communications optiques, sa transparence est faible et son adhérence est faible.
Méthode de synthèse du polyimide
Les méthodes de synthèse du polyimide peuvent être divisées en deux catégories. La première consiste à former un cycle imide lors du processus de polymérisation ou lors d'une réaction macromoléculaire ; la seconde consiste à synthétiser du polyimide à partir de monomères contenant des cycles imides.
Le premier type de méthode de synthèse comprend principalement : la réaction du dianhydride et de la diamine pour former du polyimide ; la réaction de l'acide tétrabasique et de la diamine pour former du polyimide ; et la réaction de l'ester dibasique de l'acide tétrabasique et de la diamine. Le polyimide, etc., est obtenu par réaction du dianhydride et du diisocyanate.
Dans le deuxième type de méthode de synthèse, presque toutes les réactions courantes de polymérisation par condensation ont été utilisées pour synthétiser divers polymères avec des cycles imide à partir de monomères avec des cycles imide, tels que le polyester imide, le polyamide amide imide, le polycarbonate imide, le polyuréthane imide, etc.
Type de polyimide
Selon la structure chimique des motifs répétitifs, les polyimides peuvent être divisés en trois types : aliphatiques, semi-aromatiques et aromatiques. Selon leurs propriétés thermiques, ils peuvent être divisés en deux types : thermoplastiques (y compris les thermoplastiques réels et les pseudo-thermoplastiques) et thermodurcissables.
Le polyimide thermoplastique peut fluer et se déformer sous l'effet de la chaleur, tout en conservant une certaine forme après refroidissement. Dans une plage de températures donnée, il peut être ramolli à plusieurs reprises par chauffage et durci par refroidissement. Les polyimides d'anhydride éther obtenus par réaction de l'anhydride diphényléther tétracarboxylique avec des diamines aromatiques appartiennent à cette catégorie et peuvent être moulés plusieurs fois à 390 °C.
Le polyimide thermodurcissable peut se ramollir et fluer lorsqu'il est chauffé pour la première fois. Lorsqu'il atteint une certaine température, une réaction chimique se produit : la réticulation se solidifie et durcit. Ce changement est irréversible. Par la suite, lorsqu'il est chauffé à nouveau, il ne peut plus se ramollir ni fluer.
Le polyimide thermodurcissable est généralement composé de polyimide de faible masse moléculaire ou d'acide polyamique avec des groupes insaturés aux extrémités, et est polymérisé par ces groupes lorsqu'il est utilisé. Selon les différents agents de coiffage et les méthodes de synthèse, on les classe principalement en résines bismaléimides, polyimides de type PMR, polyimides à terminaison phénylyle et polyimides asymétriques à base de dianhydride. On distingue également les résines imines, les résines polyimides solubles après imidisation et les résines polyimides à terminaison éthynyle.
